他被誉为“脑机接口之父”。 这或许概括了美国杜克大学教授米格尔·尼科莱利斯（Miguel Nicolelis）在这一领域的杰出贡献。

2014年，全球超过10亿观众见证了他和脑机接口研究的“高光时刻”——一位完全瘫痪的年轻人借助“机械铠甲”成功为巴西世界杯拉开帷幕外骨骼。

脑机接口诞生22年来，已从科学概念应用到临床康复医学，成为企业界的宠儿。 谈及脑机接口等前沿技术的未来应用，他对中国科学报记者说：“科学伦理是一个非常重要的问题，我们需要一步一步谨慎前行，始终让社会公开讨论是否存在科学伦理问题。”应该使用技术。” 应用程序，以及在哪里应用它。”

峰谷

20 世纪 90 年代，尼科莱利斯在哈尼曼大学教授约翰·查平 (John Chapin) 的指导下研究大脑功能。

当时，脑神经科学中有两个主要猜想：认为神经元是连续网络的“分布论”，和神经元独立运作的“局部论”。 后者是 20 世纪大部分时间的主导声音。

尼科莱利斯和切平属于少数派。 他们支持“分布理论”，并做了很多开创性的工作，开发了一系列新方法来理解大量神经元如何在动物行为中协同工作。

1998年的一天，他们意识到需要一种新的范式和技术来检验一些关于大脑功能的假设，于是他们提出了连接大脑和机器的想法，并将其命名为“脑机接口”（BMI） 。 2000年，尼科莱利斯在《自然》杂志上发表了一篇关于脑机接口的评论文章，这个名字很快就被全世界采用。

“简单来说，脑机接口就是一种将大脑与机器直接连接的方法。” 尼科莱利斯向中国科学报解释说，通过这种方法，可以实时采集人或实验动物的身体，为移动身体做准备。 它捕获大脑发出的电信号，记录相应的大脑活动，然后将其转换成可以发送到人工执行设备的数字指令。

最初，尼科莱利斯和切平创建了脑机接口，这是一种研究大脑的新范式，他们后来意识到这将具有非常重要的临床意义。

2014年巴西世界杯开幕式上，在6万多名现场观众和12亿电视及网络观众的注视下，瘫痪的巴西青年朱利亚诺·平托为世界杯拉开了序幕。 “平托行走的一小步，是脑机接口技术发展的一大步。” 电视评论员当时说道。

巴西世界杯前，平托因车祸导致脊柱从T4处瘫痪9年。 通过参与尼科莱利斯发起的“再次行走计划”（WAP），他利用脑机接口绕过脊髓损伤部位，将从大脑收集到的信号以数字形式传输到新型可穿戴机甲上。 并控制机甲完成启动任务。

故事并没有到这里结束——经过10个月的训练，平托的脊髓损伤程度被评估为T11以下瘫痪，7块椎骨恢复了感知、活动和运动控制功能。 据报道，如今平托已经基本恢复了独立行动的能力，开始了新的生活。

尼科莱利承认，他最初并没有想到会达到这样的地步。 “这表明，有时基础科学可以带你到达你从未想象过的地方，带来意想不到的发现，”他说。

如今，已有近30个国家和地区的科研团队围绕WAP开展协作研究。 2018年，北京宣武医院成为亚洲第一家加入该计划的机构。 去年，该院进行的一项临床试验中，一名瘫痪6年的女性患者，经过半年多的治疗训练，借助助行器已经能够独自行走。

对于尼科莱利斯来说，成功的兴奋和喜悦背后也有不为人知的艰辛和疑惑。

“最初几年确实不容易。因为很多科学家都很保守。在一个新事物的早期阶段，他们会怀疑一切。” 尼科莱利斯说，“我们很难说服所有人并继续发表实验结果。”

怀疑者最终被事实说服了。 2004年，Nicolelis和Chepin发表了第一篇关于人类BCI受试者的论文：11名患者在神经外科手术中接受了BCI治疗帕金森病。 所有人都意识到只用大脑活动来操作视频游戏。 这项具有里程碑意义的研究出现在 2004 年《神经外科杂志》的封面上，让所有人相信人类可以使用脑机接口。

此后，整个领域起飞并在全球范围内迅速扩张。

“治疗10亿人”

在获得全球关注后，Nicolelis 仍在不断突破脑机接口理论和临床应用的新界限。

“脑机接口可能适用于所有领域，但首先在医学领域的应用是最可行的，现在也更普遍。” 他说。

Nicolelis将目前脑机接口在医学领域的应用分为两代技术。 第一代“脑机接口”从大脑的电信号中获取信号，并将其传输到控制设备，例如机械臂、计算机程序，甚至虚拟身体； 第二代“脑机脑接口”（BMBI）可以监测大脑活动，检测病理信号，然后将治疗信号传回大脑，扰乱正在发展的病理状态，例如帕金森病或慢性癫痫。 “由内而外的单向控制和内外互联的闭环是两者的主要区别，”他说。

Nicolelis 在 2021 年底发表在《国家科学评论》上的一项研究中指出，BMBI 将成为下一代神经假体的基础。 将其与各种神经刺激相结合可能会为全世界数亿患者提供疾病治疗。 为患有神经和精神疾病的患者提供非药物的个性化治疗。

“我相信，即使是抑郁症等精神疾病也能从基于脑机接口核心概念的治疗中受益。脑机接口可能会成为一些已知药物的替代品，用于治疗各种神经系统疾病。” 尼古拉·利斯说道。

为此，他提出了一个口号：善待10亿人。 据世界卫生组织相关统计，全球有10亿人患有某种神经或精神脑部疾病。 Nicolelis认为，脑机接口研究的主要目的是为这10亿人提供改善和恢复因某些疾病或大脑创伤而丧失的一些生理功能的选择，提高他们的生活质量。

“骰子已经掷出”

2015年，巴西世界杯后的第二年，尼科莱利斯的著作《脑机旅行》风靡全球。 本书以一个发人深省的典故作为结尾。

卢比孔河是古罗马与其殖民地区高卢之间的分界线。 古罗马有一条法律规定，任何出征的军官都不能率军渡河进入罗马本土，否则会被视为叛徒。 公元前49年，凯撒统一高卢后打破了这一禁忌。 过河的时候，他说：“骰子掷完了！” 从此，他迈出了征服欧洲、创建罗马帝国的第一步。

现在，尼科莱利斯和神经科学家已经跨越了思想和技术的河流，站在了卢比孔河的对岸。 那么，脑机接口将引领人类走向何方？

当前，脑机接口进军商业领域，也引发了人们对未来世界的无尽想象。 比如，埃隆·马斯克曾设想通过脑机接口实现心灵交流，存储或替换记忆，将大脑思想传输到云端，实现“数字永生”……有人称之为“元宇宙”的“终极”的虚拟现实世界。 形式”。

不过，尼科莱利斯直言，马斯克的一些假设永远不会发生。 “他对神经科学知之甚少，只是想通过其他领域的营销来赚钱，我们称之为‘炒作’。”

对于脑机接口是否会成为“虚拟宇宙的终极形式”，尼科莱利斯认为，人类是社会性动物，需要在现实生活中与其他成员进行真正的社交互动。 完全沉浸在虚拟世界中会产生“副作用”，例如人的大脑会发生变化并表现出不同的行为。 “从这个意义上说，虚拟宇宙是一种回归，因为它将人们排除在真实的社会存在之外。”

“我们已经遇到了孩子们沉迷于电子游戏和互联网的问题，我担心如果我们在虚拟世界中花费更多时间，可能会产生更多问题，”尼科莱利斯说。 “所以，我不喜欢不负责任地引入技术，而不考虑它会对人类产生的影响。”

随着脑机接口技术快速发展并逐渐应用于各个领域，它带来的一个隐忧是未来是否能够冲击“人类”定义的边界。 对此，尼科莱利斯认为，公众和科学道德应该成为技术发展的安全阀。 “科学伦理是一个非常重要的问题，人们需要谨慎、负责任地前进，始终让社会公开讨论一项技术是否应该使用以及在哪里使用。”

“虽然我们使用脑机接口来减轻疼痛并改善人们的生活质量，但我们也必须意识到这项技术不应该被用来伤害人类，”尼科莱利斯说。